中海石油华鹤煤化有限公司(以下简称华鹤煤化)设计生产规模为300 kt/a合成氨、520 kt/a大颗粒尿素。气化装置采用美国GE能源水煤浆加压气化技术，气化炉2开1备，气化压力为6.5 MPa(表压)，采用四级闪蒸流程，原料煤使用鹤岗本地区优质烟煤，采用湿法棒磨制浆，低压煤浆泵选用上海福斯特离心泵，高压煤浆泵选用德国菲鲁瓦双软管隔膜泵。该气化装置于2015年4月6日一次性投料成功。由于鹤岗烟煤的高灰分、高灰熔点特性，给气化装置长周期运行带来巨大的挑战。通过总结运行经验，气化炉操作温度选定为1 350 ℃，此温度十分接近煤浆灰熔点；进行工艺优化调整后，确保了气压装置安全、高效的稳定运行。2016年华鹤煤化的产量为364 kt合成氨、608 kt尿素，合成氨和尿素分别达到设计产量的121.3%及116.9%。

1 高灰分、高灰熔点烟煤制浆对系统的挑战

华鹤煤化现阶段采用了3种精洗煤(H- 11、H- 13、H- 16)，其中H- 11、H- 13的煤源、煤质稳定，H- 16煤质时有波动且出现过供煤中断的情况。选择精洗煤作为原料煤，可有效减少外界杂质混入煤中，避免煤浆灰分不必要的增加；精洗煤的全水分较高，且存在一定程度的浮动，但内在水分较为稳定，不会影响原料煤的成浆性，制浆时需关注磨机出料槽煤浆分析数据和低压煤浆泵电流，并及时进行水煤比调整，确保制得稳定的高浓度煤浆[1-3]。3种原料煤的工业分析见表1。

表1 3种原料煤的工业分析

煤种编号收到基水分/%分析基水分/%分析基灰分/%分析基挥发分/%高位发热量/(MJ·kg-1)哈氏可磨指数分析基碳含量/%分析基氢含量/%分析基氧含量/%分析基氮含量/%分析基全硫/%分析基氯含量/%H⁃1110．11．9512．1933．0230．244773．084．799．040．680．220．008H⁃1310．01．9211．5133．1830．344473．394．779．440．690．200．004H⁃1610．32．219．5234．6526．505568．936．4414．010．810．290．013

由表1可知：鹤岗烟煤具有优异的成浆性，华鹤煤化采用的原料煤内在水分质量分数均在2%左右、哈氏可磨指数接近50，适合制得高浓度煤浆；在生产运行中添加剂选用木质素系，其加入比例为原料煤分析基的0.025%，制得煤浆浓度为65%～67%，黏度为0.2～0.6 Pa·s，煤浆稳定性良好[4]。根据经验，此种高浓度煤浆在黏度高于0.8 Pa·s时，表现为流动性差、易产生硬沉积，曾出现过高压煤浆泵入口吸入量不足引起的烧嘴压差低、高压煤浆泵出口压力高且与煤浆炉头压力差值大引起的管线振动大。通过技术改造和严格控制煤浆稳定性后，问题得到解决。

鹤岗地区烟煤的高灰分、高灰熔点特性突出，即在相同温度下，灰渣的黏度主要取决于煤灰的组成以及各组分间的相互作用。CaCO3在高温下化学性质活泼，产生的CaO可与耐火砖主要成分Cr2O3发生反应，并形成低熔点共聚物，故石灰石是引起耐火砖侵蚀消耗的主要物质之一。另外，较低的灰分可以减少无机物对于耐火砖的冲刷。3种原料煤煤灰的组成与灰熔点比较见表2。

表2 3种原料煤煤灰的组成与灰熔点比较

煤种编号灰熔特性/℃DTSTHTFTCRC灰分占比(质量分数)/%SiO2Al2O3TiO2Fe2O3CaOMgOK2ONa2OMnO2P2O5H⁃111260141014301470768．520．81．043．362．680．792．080．540．100．11H⁃131250140014301475668．321．70．993．312．300．751．900．540．100．11H⁃161230131013301390668．319．80．7223．554．700．491．480．550．110．30

注：DT变形温度，ST软化温度，HT半球温度，FT流动温度，CRC焦渣特性

由表2可知：软化温度ST在1 350～1 500 ℃、流动温度FT在1 400～1 500 ℃，按MT/T 853—2000分类，煤灰既属于较高软化温度灰，又属于较高流动温度[5]。为保持较低的气化炉操作温度，并满足气化炉液态排渣，必须添加助溶剂，以降低煤灰的灰熔点。

2 炉温的选择

图1 H- 11加4%石灰石煤灰黏度曲线

(1) 为了研究和控制煤浆灰分，选取1个月的运行数据，共29个，去掉1个最大值、1个最小值，原料煤灰分最高为14.42%，最低为10.63%，平均值为12.43%，煤浆灰分平均17.6%，灰熔点平均1 333.74 ℃。由于使用高灰分煤浆，严重影响耐火砖和设备管线的使用寿命，制约着气化装置连续运行周期，因此选取H- 11和H- 16进行配煤掺烧运行，比例为2∶1。当原料煤灰分降至11.6%时，煤浆浓度和黏度均较好，石灰石添加比例可降至3%，灰熔点控制在1 330 ℃，煤浆平均灰分降至14.5%；也曾因H- 16煤质、煤源不稳定恢复为单一煤种制浆的情况。据有关资料，在相同的水煤浆气化条件下，若原料煤灰分的绝对含量降低1%，分析基比煤耗约降低0.33%，比氧耗约降低0.72%。因此，降低煤浆灰分不仅有助于提高气化炉的气化效率，还可减轻灰渣对耐火砖的侵蚀和磨损，降低黑水中的固含量，减缓黑水对管道、阀门及设备的磨损，经济效益明显[6]。

(1) 鹤岗地区冬季最低温度可达-38 ℃，冬季原煤储存与使用较为困难，原料煤外在水分含量高，易结冰、架桥堵塞煤仓。虽然每个煤储斗设计有2个煤仓、4个低压氮气炮，但因振打效果不理想，时常发生双煤仓架桥堵塞，造成磨煤机被迫停机，操作人员需拆手孔进行疏通。针对此种情况，对磨煤厂房加装气暖，保证适宜的厂房温度；同时，对煤仓加装电磁振动器，每个煤仓下料口至煤给料机插板阀之间安装1个，使用效果较佳，解决了冬季煤仓易堵塞架桥的问题。

表3 添加不同比例助熔剂的对比

来样编号灰熔特性/℃DTSTHTFTH⁃111260141014301470H⁃11+4%石灰石1220129013101350H⁃11+6%石灰石1180124012601310

3 运行情况

根据煤科院北京分院提供报告中的表3和图1，综合高灰分和高炉温操作对运行的影响，将石灰石添加比例确定为原料煤分析基的4%～5%，并关注每天灰熔点的变化，及时调整助溶剂的加入比例，将煤浆灰熔点(FT)控制在1 350 ℃以下，气化炉操作温度控制在1 340～1 360 ℃、甲烷体积分数在(1 000～1 500)×10-6，由此带来的好处是可有效延长耐火砖的使用寿命，并提高了有效气率。值得一提的是，将炉温控制在接近灰熔点的操作方法，并未造成渣口频繁堵塞，这打破了水煤浆加压气化在炉温选择上高于煤浆灰熔点50～100 ℃的传统操作。

(2) 原设计的石灰石给料机为螺旋式输送机，最大输送能力为2 t，无法满足单台磨机和双炉运行的使用量；且螺旋式输送机不适宜输送易结块、黏性物料，煤、石灰石、磨煤水三者加料口是连通的，磨煤水温度约为40 ℃，水汽上升遇石灰石结块，堵塞下料管线和给料机。技术改造是将原给料机更换为皮带式输送机，保留原有星型给料器和插板阀；从磨机给水调阀后引一路管线至石灰石下料口，并与石灰石下料管形成一定角度，原设计磨机加水口停用，使水喷入石灰石下料管，沿内管壁螺旋下降，将石灰石冲入磨机。改造后已无石灰石堵塞，用量可满足单台磨机、双炉运行，为磨机提供了宽裕的检修时间。

(3) 随着气化炉运行周期的不断延长，工艺烧嘴磨损逐步加剧，不可避免地产生烧嘴喷射雾化效果变差，为保障煤浆的充分燃烧和气化炉连续液态排渣，根据实际工况对气化炉操作进行调整优化。此时要关注有效气体成分、气化炉托砖板热耦温度以及气化炉炉壁温度，做到对渣口压差的严格把控，要有预见性地进行操作调整，如提高中心氧比例，可逐步由正常运行的17.5%提高至19.0%，加强雾化效果；关注渣样形态和残碳，适当增加氧煤比，提高气化炉操作温度，使煤浆充分燃烧，确保气化炉有较高的碳转化率。在正常工况操作要求下，调整负荷时要缓慢，稳定煤浆浓度和氧煤比，减小气化炉温度、系统压力的波动等，可有效避免渣口堵塞，至今未出现因渣口堵塞而造成的气化炉停车。

(5) 针对不同的外部条件和耐火砖损伤消耗的不同规律，将气化炉耐火砖的损伤分为块状剥落、烧蚀损坏、冲蚀损坏、化学侵蚀等。在气化炉生产运行中，冲蚀和化学侵蚀是不可避免的，唯有保持向火面耐火砖上适当厚度的渣层，使其以渣抗渣、阻断高温还原气体与其直接接触，达到减少损耗的目的。气化炉耐火砖由中钢耐火材料公司生产，为了提高耐火砖的使用寿命，除了严把耐火砖自身性能与筑炉质量，还通过尽量降低煤浆灰分、石灰石的添加量，将气化炉炉温控制在较低温度下操作，并采用了延长系统运行周期、减少开停车频率等方法。实际运行中，筒体向火面砖使用寿命约为16 000 h，拱顶向火面砖的约为20 000 h，锥底向火面砖的约为11 000 h。

(4) 煤浆浓度的提升有助于提高气化效率和有效气产量，根据运行数据核算得到结论：煤浆浓度每增加1%，CO体积分数约增加0.6%，H2体积分数约增加0.1%。每生产1 000 m3(标态)的有效气(CO+H2)氧耗降低4.4 m3(标态)，煤耗约降低3.4 kg；此外，在煤浆浓度不变的情况下，适当降低气化炉的操作温度，也有助于提升有效气体成分。华鹤煤化有效气成分达到84.5%以上(干基气)，属同行业领先水平。因此，制得高浓度煤浆和选择适当的气化炉操作温度，可获得可观的经济效益。

(2007-北京-20) 已知集合A={a1,a2,…,ak}(k≥2)，其中ai∈Z(i=1,2,…,k)，由A 中的元素构成两个相应的集合：

4 制浆存在的问题与技改措施

从习近平总书记关于党的群众路线的重要论述来看，可以看出习近平的理论贡献在他在遵循和继承马克思主义唯物史观的价值精髓的基础上，吸收了中国传统优秀政治文化的积极因素，创造性的提出了“以人民为中心的发展思想”，并从马克思主义政党同其他政党的本质区别出发论述了党的群众路线的政治意义和实践意义。他提出了“开展党的群众路线教育实践活动，就是要把为民务实清廉的价值追求深深植根于全党同志的思想和行动中”。〔13〕质言之，通过群众路线巩固党执政的基层基础，提升党的创造力、凝聚力、战斗力；通过群众路线构建“共建共治共享”治理过程，增强人民群众的获得感、幸福感和安全感。

(2) 气化粗渣一定程度上反映出碳转化率和气化炉内熔渣状态。气化装置粗渣多为小颗粒球状、无拉丝呈乌黑色，也有少量块渣略带墨绿色，说明熔渣在渣口处流动较好。根据运行数据统计，粗渣残碳平均值为4.05%，按工艺包设计值2.6%～12.5%，属较低范围，表明碳转化率较好。每生产1 000 m3(标态)有效气(CO+H2)的煤耗为600 kg(即比煤耗)，也证明了这一点。

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(3) 低压煤浆泵采用立式离心泵，设计最大流量65 m3/h、转速1 500 r/min，运行初期煤浆浓度控制较低约61%，单泵运行稳定。制浆调整、优化操作后，煤浆浓度逐渐提升至66%，低压煤浆泵出现电机易过载、转速无法提升、打量不足等情况。经与设备生产厂家协商，将电机功率由30 kW 更换为45 kW，并优化变频器调节程序，提高了低压煤浆泵输送能力。

土壤盐渍化对农业的威胁日益成为一个全球性问题[1]。随着工业现代化、灌溉和设施蔬菜栽培的发展和栽培面积的扩大，土壤次生盐渍化日趋严重。长期过量施用化肥、农药以及灌溉不当等导致温室大棚里土壤板结、盐渍化，严重影响农业生产[2-4]。如何提高农作物的耐盐性，克服温室大棚土壤次生盐渍化带来的负面效应是现代农业生产急于解决的问题[5-7]。

(4) 烧嘴压差一直是同行业的严控指标，通过烧嘴压差的变化可初步判断工艺烧嘴的磨损情况和雾化效果。装置运行初期，时常有硬物卡塞

高压煤浆泵进出口单向阀，出现烧嘴压差低并伴有较大幅度波动，严重影响系统的安全生产。检修时对高压煤浆泵单向阀阀球和密封件进行检查，发现卡塞异物多为铁制品。虽煤储运输煤皮带上部有电磁除铁器，但因金属混入煤中，并不能全部去除，另外磨机内钢棒磨损也会形成铁屑。经过剖析原因后，对磨煤机出口滚筒筛进行改造，增设了永磁除铁器20个，其规格为80 mm×160 mm，滚筒筛共4个格，将其布置在磨机出浆的前2格内壁上，并且不同格的除铁器交错布置，定期倒停磨机对永磁除铁器进行清理，既解决了高压煤浆泵单向阀卡塞问题，又减轻了低压煤浆泵叶轮的磨损。

5 结语

使用鹤岗地区烟煤为原料煤，内水含量低，成浆性优异，制得煤浆浓度高，有助于气化效率的提高。高灰分、高灰熔点煤质需加助溶剂以降低灰熔点，煤浆灰分的增加会导致氧耗、煤耗增大，因此助溶剂加入比例应适当选择小值；可采用配煤掺烧的方法，降低灰分和灰熔点，并进一步减少助溶剂的加入量。气化炉操作温度可接近或低于灰熔点(FT)，主要根据灰渣黏温特性曲线，保持在此操作温度下灰渣的黏度在5～15 Pa·s范围内，同时较低的操作炉温可以有效提高耐火砖使用寿命。

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参考文献

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